Трехрежимные реактивные двигатели

[роман_спб]

Прошу высказать мнение по поводу идеи,Трех режимные реактивные двигатели.
1 воздух+водород высота 15км,скорость 2000км ч
2 воздух+водород+кислород(10-15%) высота 25 км скорость 4000 км/ч
3 кислород+водород околоземная орбита
Летательный аппарат со складными крыльями.
Какая возможность выведения груза на околоземную орбиту с такими двигателями?
Хочу создать эксперементальную модель для отработки режимности.

[SpaceR]

Начните с простого: из какого двигателя делать первый режим и сможет ли он еще и нормально работать на третьем ?
И в каком виде компоненты топлива попадают в двигатель - в жидком или газовом?

[RadioactiveRainbow]

О-о-о, экспериментальную модель... Круто.
Тут народ над примитивнейшими (даже по меркам пионерских жрд) перекисниками годами бьется...

Водородник вакуумный = огромные степени расширения.
Одноступ = существенная тяговооруженность вакуумных двигателей.
Итого - габаритный двигатель 3го режима.

Одно сопло на все режимы - значит сопло внешнего расширения.
Можно в него же врезать камеры сгорания атмосферных ступеней, но без проблем с охлаждением здесь не обойдется.


С экономической точки зрения мне лично, как безусловному дилетанту, идея представляется в высшей степени сомнительной.

[роман_спб]

Огромные степени расширения компонентов топлива это то что надо!
Если добится на эксперементальном двигателе возможности работы в трех режимах,то охлаждение камеры сгорания на третьем режиме это вполне решаемая задача,например применением теплоаккумулируюших элементов с учетом сокрашения работы на третьем режиме (с высоты 25км и скорости переключения на третий режим),собственно вариантов можно предложить массу?
Так как половина чертежей у меня готова и средства позволяют в ближайшее время буду над этой темой работать.
Эксперементальная модель создается только  для отработки режимности(которая не будет подвязана по габаритам и массе),жидкими компонентами я к сожалению не располагаю,думаю использавать газообразные компоненты (кислород,водород(пропан).
Естественно все возможные изменения в процессе работы.
Самый главный вопрос это про эффективность такого двигателя,тоесть при наличи такого двигателя  возможен ли вывод грузов на орбиту?
Кроме экономической есть еще и практическая точка зрения(пока сам неразберешся можно долго гадать)

[октоген]

Роман это сказка как из мужика сделать бабу и еще жучку в придачу и все в одном флаконе. Просто почитай соотв темы про двигатели на форуме.

[роман_спб]

Незнаю какие сказки вы там читаете ,советую прочитать соответствуюшую литературу и тогда вы точно сможете отличить бабу от мужика!
Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов академик В.П. Мишин и профессор В.К. Карраска 1991г
Ракеты-носители В.Н.Кобелев А.Г.Миливанов 1993г
Твердотопливные ракеты Е.Б. Волков Г.Ю.Мазинг В.Н.Сокольский 1992г
Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей Г.Г.Гахуна 1989г
Жидкостные ракетные двигатели Синярев Г.Б. Добровольский М.В. 1955г

[hcube]

Гляньте на что-то типа Хотола. Или индийского Аватара. Там как раз такая схема применяется.

Только ХО это нереально. Народ не зря над гиперзвуковыми двигателями годами бьется, целыми коллективами. Проблем там - уйма. Начать хотя бы с того, что ТРД и ГПВРД совместить не получится никак. От слова совсем.

Точнее говоря, можно было бы сделать такой ТРД, чтобы работал как ТНА газового ЖРД. Газифицировать компоненты топлива в рубашке охлаждения сопла внешнего расширения и камеры ТРДФ, затем уже испаренные компоненты гнать через ТРДФ, а факел ТРДФ пропускать через 'выхлопную' часть ГПВРД. Но это будет довольно специфичная конструкция в общем и довольно специфичный ТРД в частности. Вопрос кстати, можно ли ТРДФ гонять с избытком кислорода.

О! Посмотрите на RL-10. Злые языки говорят, что его как раз из ТРД водородного переделали ;-).

[октоген]

А Хотол типа во всю летает?
Куча  неотработанных и зачастую несовместимых решений:
ТРД-ТНА
Сопло внешнего расширения(где хоть один летающий и серийно выпускаемы образец?)
Да и профиль канала ГПВРД на 6 М и 10М как бы сильно не различались или импульс не падал бы.

Я еще понимаю попытку скрестить 2 двигателя/режима, но 3...
Мне лично ближе идея на атмосферном участке воспользоваться воздухом как присоединенной массой и лишь с условием что "присоединители" будут отброшены на высоте.

[SpaceR]

Гляньте на что-то типа Хотола. Или индийского Аватара. Там как раз такая схема применяется.

hcube, а не подбросите ссылочку-две с описанием концепции Аватара?

[hcube]

Шаттл, который разработали в Индии, способен выйти в космос без помощи
ракеты-носителя

13.07.2001. Hа проходившей в Солт-Лейк-Сити международной конференции по
реактивному движению Индия представила корабль многоразового использования
Avatar. Индийский шаттл стал результатом совместных усилий индийской
Организации оборонных исследований и компании Bharat Dynamics.

   По размеру Avatar не больше самолёта Миг-27, а его вес составляет всего
лишь 25 тонн. Для сравнения, у российского "Бурана" стартовая масса, если
учитывать вес топлива, достигает 100 тонн. Hа орбиту Avatar будет поднимать от
500 килограмм до 1 тонны груза. Стоимость доставки в космос одного килограмма
оценивается в 67 долл.
   Для того, чтобы подняться в воздух, индийскому шаттлу не потребуется
ракетоноситель. Он может взлетать пользуясь собственным реактивным двигателем.
Достигнув в воздухе сверхзвуковой скорости, Avatar включит ракетный двигатель,
который завершит его вывод на орбиту.
   По утверждению разработчиков, корабль может совершить до 100 полётов. Как
сообщил индийский космический специалист Раджаван Гопаласвами, Индия
запатентует использованные в Avatar конструкционные решения в США, России,
Китае и Германии.
   Индия намерена использовать Avatar в качестве недорогого средства для вывода
на орбиту спутников. Кроме того, не исключено, что шаттл будет использоваться
для перевозки туристов.
   В марте Индия провела экспериментальный запуск ракеты, способной выводить в
космос спутники весом до двух тонн, однако эта попытка не увенчалась успехом. В
настоящее время возможностью запускать тяжёлые космические аппараты обладают
менее десятка стран, в том числе Россия и Соединенные Штаты.


Индия планирует провести летные испытания гиперзвукового самолета
Индия планирует провести до декабря 2008 года летные испытания гиперзвукового самолета AVATAR (Aerobic Vehicle for Hypersonic Aerospace Transportation), над созданием которого работает Организация оборонных исследований и разработок (DRDO). Об этом сообщили представители DRDO в ходе двухдневной международной конференции по высокоскоростным трансатмосферным воздушным и космическим аппаратам, в работе которой приняли участие более 200 специалистов из Индии, Японии, Австралии, России, Израиля и ЮАР. В настоящее время управлением DRDO проводятся доводочные испытания и конструирование опытного образца гиперзвукового самолета, который будет оснащен прямоточным воздушно-реактивным двигателем, работающем на атмосферном кислороде и жидком водороде. В ходе проводимых наземных испытаний двигателя в качестве топлива используется керосин. Участие в разработке самолета принимает ряд индийских НИИ. В частности, ведутся работы по созданию никель-кобальтового сплава и углеродных композитных материалов, способных выдерживать высокие температуры при полете на гиперзвуковых скоростях. Помимо проекта AVATAR, в Индии ведутся работы по созданию многоразового носителя с целью снижения стоимости выведения космических аппаратов на орбиту. Исследования в данной области проводит Организация космических исследований Индии (ISRO).

Собственно, основная идея Avatar'а в следующем - на старте самолет заправлен только ЖВ. По мере полета, хладресурс ЖВ используется для ожижения кислорода воздуха. Когда 2/3 ЖВ израсходовано на гиперзвуковой разгон до 16M, на наработанном кислороде и оставшейся 1/3 ЖВ челнок запускает ЖРД и выходит на околоземную орбиту.

[SpaceR]

Спасибо.

P.S. Я думал, что-то новое появилось...

[октоген]

Собственно, основная идея Avatar'а в следующем - на старте самолет заправлен только ЖВ. По мере полета, хладресурс ЖВ используется для ожижения кислорода воздуха. Когда 2/3 ЖВ израсходовано на гиперзвуковой разгон до 16M, на наработанном кислороде и оставшейся 1/3 ЖВ челнок запускает ЖРД и выходит на околоземную орбиту.

На скорости 4.8 км/с  тело постоянной массы имеет энергию в 2.7 раза меньше чем на скорости 7.9 км/с так что сомнителен даже выход на орбиту пустого аппарата. Напомню что нахватав кислорода из атмосферы аппарат как бы не весил больше чем до старта. И масса теплообменника тянется паразитным грузом на орбиту (если дотянется конечно:))

[frigate]

Spacecraft:  AVATAR (Concept 2001)

[frigate]

Разработки по сжижению кислорода из атмосферного воздуха во время полета заслуживают отдельной темы.

США.
Seattle-based Andrews Space to develop its Alchemist Air Collection and Enrichment System (ACES).

Индия.
In-flight Lyquid Oxygen Collection Systems for air-breathing hypersonic engines

FLOX system производительность 1 кг/s

ЕКА
НИОКР (финансируемые ЕКА) велись в Belgian Royal Military Academy, в настоящее время проводятся в Universit

[октоген]

Дорогая редакция я фигею:) Тот аппарат что приведен на картинке имеет потрясающе маленькие движки (ГПВРД? ТРД?) по бокам. На таких недомерках он и до 10М не разгонится. Посмотрите на фотографию SR-71 и сравните относительные размеры движков, Движок воздушно-реактивный  как минимум на всю длину аппарата нужен, ведь они собираются за 10М на нем вылезти. Да и до 5-6М удобнее на керосине разгоняться, особенно если с нулевой скорости начинать. Кроме того для 5-6 и 10-12 М геометрия трактов ВРД скорее всего будет различаться, а делать усредненное-упадет УИ.

[hcube]

Во-первых, это общий концепт, во-вторых - снизу решетку видел? Это по-видимому ГПВРД ;-)

[октоген]

На скорости 4.8 км/с тело постоянной массы имеет энергию в 2.7 раза меньше чем на скорости 7.9 км/с так что сомнителен даже выход на орбиту пустого аппарата. Напомню что нахватав кислорода из атмосферы аппарат как бы не весил больше чем до старта. И масса теплообменника тянется паразитным грузом на орбиту (если дотянется конечно:))

А с этим не споришь?

[hcube]

Вопрос в массовом совершенстве. У меня по прикидке получалось так, что при совершенстве 0.21 примерно Аватар реализует заявленные характеристики. Но у меня есть сильное сомнение, что в 0.21 влезет все-что-они-там-наворотили.

[октоген]

Гм... У меня лично огромные сомнения в схеме которая предполагает вывод на орбиту огромные паразитные массы в виде ВРД,теплообменника, крыльев, теплоизоляции и самого водородного бака единого для всего аппарата. Да и еще обьем водорода нужный для вывода на орбиту просто не упакуешь: не стоит забывать что 1/3 энергии разгона получаем в воздушной среде и водородные баки имея большой обьем будут как парус. Они потребуют увеличения мощности ВРД и получим замкнутый круг. Так что одноступенчатому аппарату без ЯРД путь на орбиту ПМСМ закрыт.

[hcube]

Я не говорю об эффективности. Ежу понятно, что двухступенчатая система дешевле, проще, и с бОльшей ПН получается. Я говорю о принципиальной реализуемости.